系统批量运维管理器pexpect详解
一、pexpect介紹
pexpect可以理解成Linux下的expect的Python封裝，通過pexpect我們可以實現對ssh、ftp、passwd、telnet等命令進行自動交互，而無需人工干涉來達到自動化的目的。比如我們可以模擬一個FTP登陸時的所有交互，包括輸入主機地址、用戶名、密碼、上傳文件等，待出現異常我們還可以進行嘗試自動處理。
pexpect官網地址：https://pexpect.readthedocs.io/en/stable/
https://pypi.org/project/pexpect/
二、pexpect的安裝
mac os安裝
pip3 install pexpect
CentOS 安裝
[root@localhost ~]# pip3 install pexpect
Collecting pexpect
Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/89/e6/b5a1de8b0cc4e07ca1b305a4fcc3f9806025c1b651ea302646341222f88b/pexpect-4.6.0-py2.py3-none-any.whl (57kB)
100% |████████████████████████████████| 61kB 128kB/s
Collecting ptyprocess>=0.5 (from pexpect)
Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/ff/4e/fa4a73ccfefe2b37d7b6898329e7dbcd1ac846ba3a3b26b294a78a3eb997/ptyprocess-0.5.2-py2.py3-none-any.whl
Installing collected packages: ptyprocess, pexpect
Successfully installed pexpect-4.6.0 ptyprocess-0.5.2
三、pexpect的核心組件
spawn類
spawn是pexpect的主要類接口，功能是啟動和控制子應用程序，以下是它的構造函數定義：
class pexpect.spawn(command, args=[], timeout=30, maxread=2000, searchwindowsize=None, logfile=None, cwd=None, env=None, ignore_sighup=True)
其中command參數可以是任意已知的系統命令，比如：
child = pexpect.spawn('/usr/bin/ftp') #啟動FTP客戶端命令
child = pexpect.spawn('/usr/bin/ssh user@example.com') #啟動ssh遠程連接命令
child = pexpect.spawn('ls -latr /tmp') #運行ls顯示/tmp目錄內容命令
當子程序需要參數時，還可以使用Python列表代替參數項，如：
child = pexpect.spawn('/usr/bin/ftp', [])
child = pexpect.spawn('/usr/bin/ssh', ['user@example.com'])
child = pexpect.spawn('ls', ['-latr', '/tmp'])
參數timeout為等待結果的超時時間；參數maxread為pexpect從終端控制臺一次讀取的最大字節數，searchwindowsize參數為匹配緩沖區字符串的位置，默認是從開始位置匹配。
需要注意的是，pexpect不會解析shell命令當中的元字符，包括重定向">"、管道"|"或通配符“*”，當然，我們可以通過一個技巧來解決這個問題，將存在著三個特殊元字符的命令作為/bin/bash的參數進行調用，例如：
child = pexpect.spawn('/bin/bash -c "ls -l | grep LOG > logs.txt"')
child.expect(pexpect.EOF)
我們可以通過將命令的參數以Python列表的形式進行替換，從而使我們的語法變成更加清晰，下面的代碼等價于上面的。
shell_cmd = 'ls -l | grep LOG > logs.txt'
child = pexpect.spawn('/bin/bash', ['-c', shell_cmd])
child.expect(pexpect.EOF)
有時候調式代碼時，希望獲取pexpect的輸入與輸出信息，以便了解匹配的情況。pexpect提供了兩種途徑，一種為寫到日志文件，另一種為輸出到標準輸出。寫到日志文件的方法如下：
child = pexpect.spawn('some_command')
fout = open('mylog.txt','wb')
child.logfile = fout
輸出到標準輸出的方法如下：
# In Python 2:
child = pexpect.spawn('some_command')
child.logfile = sys.stdout
# In Python 3, we'll use the ``encoding`` argument to decode data
# from the subprocess and handle it as unicode:
child = pexpect.spawn('some_command', encoding='utf-8')
child.logfile = sys.stdout
logfile_read和logfile_send成員可用于分別記錄來自子項的輸入和發送給子項的輸出。有時你不想看到你給孩子寫的所有內容。你只想記錄孩子送回的東西。例如：
child = pexpect.spawn('some_command')
child.logfile_read = sys.stdout
如果您使用的是Python 3，則需要在上面的代碼中傳遞編碼。
要單獨記錄發送給子級的輸出使用logfile_send：
child.logfile_send = fout
注意：如果你想獲得孩子的退出狀態，你必須調用close（）方法。孩子的出口或信號狀態將存儲在self.exitstatus或self.signalstatus中。如果孩子正常退出，exitstatus將存儲退出返回碼，signalstatus將為None。如果孩子被信號異常終止，那么signalstatus將存儲信號值，exitstatus將為None：
child = pexpect.spawn('some_command')
child.close()
print(child.exitstatus, child.signalstatus)
更多細節，可以讀取存儲由os.waitpid返回的狀態的self.status成員。你可以使用os.WIFEXITED/os.WEXITSTATUS 或 os.WIFSIGNALED/os.TERMSIG來解釋它。
下面為一個完整的示例，實現遠程SSH登錄，登錄成功后顯示/usr/local/src/目錄文件清單，并通過日志文件記錄所有的輸入與輸出。
import pexpect
import sys
child = pexpect.spawn('ssh root@192.168.56.132')
fout = open('mylog.txt',mode='wb')
child.logfile = fout
#child.logfile = sys.stdout
child.expect("(yes/no)?")
child.sendline("yes")
child.expect("password:")
child.sendline("1234567")
child.expect('#')
child.sendline('/bin/ls /usr/local/src/')
child.expect("#")
以下為mylog.txt日志內容，可以看到pexpect產生的全部輸入與輸出信息。
[root@localhost ~]# cat mylog.txt yes yes root@192.168.56.132's password: 1234567 Last login: Sat Jun 2 15:13:51 2018 from 192.168.56.131 [root@localhost ~]# /bin/ls /usr/local/src/ /bin/ls /usr/local/src/ Python-3.6.5 Python-3.6.5.tgz
expect方法
expect定義了一個子程序輸出的匹配規則。
方法定義：expect(pattern,timeout=-1,searchwindowsize=-1,async_=False,**kw)
其中，參數pattern表示字符串、pexpect.EOF(指向緩沖區尾部，無匹配項)、pexpect.TIMEOUT(匹配等待超時)、正則表達式或者前面四種類型組成的列表(List),當pattern為一個列表時，且不止一個列表元素被匹配，則返回的結果是子程序輸出最先出現的那個元素，或者是列表最左邊的元素(最小索引ID)，如：
import pexpect
child = pexpect.spawn("echo 'foobar'")
print(child.expect(['bar','foo','foobar']))
#輸出：1即'foo'被匹配
參數timeout指定等待匹配結果的超時時間，單位為秒。當超時被觸發時，expect將匹配到pexpect.TIMEOUT;參數searchwindowsize為匹配緩存區字符串的位置，默認是從開始位置匹配。
當pexpect.EOF、pexpect.TIMEOUT作為expect的列表參數時，匹配時將返回所處列表中索引ID，例如：
index = p.expect(['good', 'bad', pexpect.EOF, pexpect.TIMEOUT])
if index == 0:
do_something()
elif index == 1:
do_something_else()
elif index == 2:
do_some_other_thing()
elif index == 3:
do_something_completely_different()
以上代碼等價于
try:
index = p.expect(['good', 'bad'])
if index == 0:
do_something()
elif index == 1:
do_something_else()
except EOF:
do_some_other_thing()
except TIMEOUT:
do_something_completely_different()
expect方法有兩個非常棒的成員：befoe與。before成員保存了最近匹配成功之前的內容，affer成員保存了最近匹配成功之后的內容。例如：
import pexpect
child = pexpect.spawn('ssh root@192.168.56.132',encoding='utf-8')
fout = open('mylog.txt',mode='w')
child.logfile = fout
child.expect("(yes/no)?")
child.sendline("yes")
child.expect(['password:'])
child.sendline("1234567")
print("before:"+child.before)
print("after:"+child.after)
運行結果如下：
[root@localhost ~]# python3 simple2.py before:yes root@192.168.56.132's after:password:
read相關方法
下面這些輸入方法的作用都是向子程序發送響應命令，可以理解成代替了我們的標準輸入鍵盤。
send(self,s) 發送命令，不回車
sendline(self, s='') 發送命令，回車
sendcontrol(self, char) 發送控制字符，如child.sendcontrol('c')等價于"ctrl+c"
sendof() 發送eof
四、run函數
run是使用pexpect進行封裝的調用外部命令的函數，類似于os.system或os.popen方法，不同的是使用run()可以同時獲得命令的輸出結果及命令的退出狀態，函數定義：
pexpect.run(command, timeout=30, withexitstatus=False, events=None, extra_args=None, logfile=None, cwd=None, env=None, **kwargs)。
參數command可以是系統已知的任意命令，如沒有寫絕對路徑時將會嘗試搜索命令的路徑，events是一個字典，定義了expect及sendline方法的對應關系，spawn方式的例子如下：
from pexpect import *
child = spawn('scp foo user@example.com:.')
child.expect('(?i)password')
child.sendline(mypassword)
使用run函數實現如下，是不是更加簡潔、精煉了？
from pexpect import *
run('scp foo user@example.com:.', events={'(?i)password': mypassword})
pxssh類
該類將pexpect.spawn擴展為專門設置SSH連接。增加了登錄，注銷和期望的shell提示的方法。它執行各種棘手的事情來處理SSH登錄過程中的許多情況。例如，如果會話是您第一次登錄，則pxssh會自動接收遠程證書；或者你有公鑰認證設置，則pxssh不會等待密碼提示。 pxssh使用shell提示符來同步來自遠程主機的輸出。為了使它更健壯，它將shell提示設置為比$或#更獨特的東西。這應該適用于大多數Borne/Bash or Csh 風格的 shell。
pxssh類定義：
classpexpect.pxssh.pxssh(timeout=30,maxread=2000,searchwindowsize=None,logfile=None,cwd=None,env=None,ignore_sighup=True,echo=True,options={},encoding=None,codec_errors='strict',debug_command_string=False)
pxssh常用的三個方法如下：
login()建立ssh連接；
logout()斷開連接；
prompt()等待系統提示符，用于等待命令執行結束。
下面使用pxssh類實現一個ssh連接遠程主機并執行命令的示例。首先使用login()方法與遠程主機建立連接，再通過sendline()方法發送執行的命令，prompt()方法等待命令執行結束且出現系統提示符，最后使用logout()方法斷開連接。
from pexpect import pxssh
import getpass
try:
s = pxssh.pxssh() #創建pxssh對象s
hostname = raw_input('hostname: ')
username = raw_input('username: ')
password = getpass.getpass('password: ') #接收密碼輸入
s.login(hostname, username, password) #建立ssh連接
s.sendline('uptime') #運行uptime命令
s.prompt() #匹配系統提示符
print(s.before) #打印出現系統提示符前的命令輸出
s.sendline('ls -l')
s.prompt()
print(s.before)
s.sendline('df')
s.prompt()
print(s.before)
s.logout() #斷開ssh連接
except pxssh.ExceptionPxssh as e:
print("pxssh failed on login.")
print(e)
五、pexpect應用實例
遠程文件自動打包并下載
import pexpect
import sys
ip='192.168.56.132' #定義目標主機
user='root' #目標主機用戶
passwd='1234567' #目標主機密碼
target_file='/data/logs/nginx_access.log' #目標主機nginx日志文件
child = pexpect.spawn('/usr/bin/ssh', [user+'@'+ip],encoding='utf-8') #運行ssh命令
fout = open('mylog.txt','w') #輸入、輸出日志寫入mylog.txt文件
child.logfile = fout
try:
child.expect('(?i)password') #匹配password字符串，(?i)表示不區別大小寫
child.sendline(passwd)
child.expect('#')
child.sendline('tar -zcPf /data/nginx_access.tar.gz ' +target_file) #打包nginx日志文件
child.expect('#')
print(child.before)
child.sendline('exit')
fout.close()
except EOFError: #定義EOF異常處理
print('expect EOF')
except TimeoutError: #定義timeout異常處理
print('expect timeout')
child = pexpect.spawn('/usr/bin/scp', [user+'@'+ip+':/data/nginx_access.tar.gz','/home'],encoding='utf-8') #啟動scp遠程拷貝命令，實現將打包好的nginx日志復制到本地/home目錄下
fout = open('mylog.txt','a')
child.logfile = fout
try:
child.expect('(?i)password')
child.sendline(passwd)
child.expect(pexpect.EOF) #匹配緩沖區EOF(結尾)，保證文件復制正常完成
except EOFError:
print('expect EOF')
except TimeoutError:
print('expect timeout')
總結
以上是生活随笔為你收集整理的系统批量运维管理器pexpect详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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